盘式制动器用摩擦材料的制作方法

1.本发明涉及用于汽车、轨道车辆及工业机械等的盘式制动器的摩擦材料。


背景技术：

2.已知汽车在雨天和早晨等会发生凝结的高湿度环境下放置后、或洗车后放置后，会因水分的原因而产生制动器中的摩擦材料与转子因生锈而粘着的现象(以下，有时称为“锈粘着现象”)。
3.因此，提出了各种对成为锈粘着现象的原因的生锈进行抑制的摩擦材料。例如，在专利文献1中公开了一种摩擦材料，其将包含结合材料、纤维基材、摩擦调整材料、润滑材料、ph调整材料、填充材料的nao材料的摩擦材料组合物成型而成，其中，摩擦材料组合物包含：相对于摩擦材料组合物总量为2～6重量％的作为ph调整材料的碱金属盐和/或碱土金属盐；以及相对于摩擦材料组合物总量为1～7重量％的作为纤维基材的原纤化的有机纤维，并且，相对于摩擦材料组合物总量，防水性成分的含量为0～0.5重量％。
4.另外，在专利文献2中公开了一种摩擦材料，其包含纤维基材、摩擦调整材料及结合材料，铜的含量以铜元素换算为0.5质量％以下，结合材料的含量为10质量％以上，包含氢氧化钙及锌，并且摩擦材料的ph为11.7以上。
5.现有技术文献
6.专利文献
7.专利文献1：日本特开2017
‑
25286号公报
8.专利文献2：日本特开2015
‑
93933号公报


技术实现要素：

9.发明欲解决的技术问题
10.通常，对于在结构上在内部不容易保持水份的盘式制动器中，与鼓式制动器相比不容易产生锈粘着现象。
11.然而，根据本发明的发明人的研究，近年来，在混合动力车、电动汽车中使用的再生协调制动器中，即使在使用盘式制动器的情况下，也存在容易产生锈粘着现象的问题。
12.再生协调制动器中的摩擦材料及转子间的摩擦负载比现有的制动器轻。因此，摩擦材料及转子表面的粗糙度变小，成为实际接触面积变大的状态且成为含有来自作为对象材料的铸铁转子的铁成分的磨损粉末难以排出的状态。在这些状态下，由于受到水分的影响，转子和磨损粉末中的铁成分生锈而产生粘着力，因此会发生上述问题。
13.由于锈粘着现象的原因，汽车起步时，摩擦材料与转子摩擦面的锈粘着会剥离而产生冲击起振，振动会传递至汽车的悬架和车身，有时会产生异常音。在锈粘着严重的情况下，无法利用汽车的蠕动力起步。
14.另外，若将摩擦材料在相对低温且高湿度环境下放置，则摩擦材料的摩擦面和磨损粉末吸湿而受到水分的影响，由此摩擦系数暂时增大。若摩擦系数增大，则制动器的制动
力变得过高而引起异常制动，或产生鸣叫。
15.本发明是鉴于上述现有的实际情况而完成的，其目的在于提供一种盘式制动器用摩擦材料，能够抑制锈粘着现象的发生，且即使在低温高湿度环境下放置后也具有稳定的摩擦特性。
16.用于解决问题的技术手段
17.本发明的发明人反复进行了深入研究，结果发现，通过在摩擦材料中含有以高级脂肪酸与高级醇的酯为主要成分的蜡，从而能够解决上述课题，最终完成了本发明。
18.即，本技术涉及下述<1>～<3>。
19.<1>一种盘式制动器用摩擦材料，含有以高级脂肪酸与高级醇的酯为主要成分的蜡。
20.<2>如<1>所述的盘式制动器用摩擦材料，所述蜡的熔点为65～105℃。
21.<3>如<1>或<2>所述的盘式制动器用摩擦材料，所述盘式制动器用摩擦材料含有钛酸盐。
22.发明效果
23.根据本发明，能够提供一种盘式制动器用摩擦材料，能够抑制锈粘着现象的发生，且即使在低温高湿度环境下放置后也具有稳定的摩擦特性。
具体实施方式
24.以下，对本发明进行详细说明，但这些表示优选的实施方式的一例，本发明并不限定于这些内容。
25.摩擦材料一般含有摩擦调整材料、结合材料、纤维基材。
26.本发明的盘式制动器用摩擦材料(以下有时称为“本发明的摩擦材料”)含有以高级脂肪酸与高级醇的酯为主要成分的蜡作为摩擦调整材料。
27.以下，对各成分进行详细说明。
28.＜摩擦调整材料＞
29.(以高级脂肪酸与高级醇的酯为主要成分的蜡)
30.本发明的摩擦材料的特征在于，含有以高级脂肪酸与高级醇的酯为主要成分的蜡(以下，有时称为“蜡a”)。
31.摩擦材料与作为对象材料的转子摩擦，由此产生磨损粉末。当本发明的摩擦材料含有蜡a时，蜡a因制动器制动时的摩擦而产生的摩擦热而软化或熔融，覆盖含有来自转子的铁成分的磨损粉末及转子表面。其结果，能够抑制磨损粉末颗粒、摩擦材料及转子的摩擦面上的水分的影响，抑制锈粘着现象的发生。
32.另外，由于蜡a具有防水性，因此当本发明的摩擦材料含有蜡a时，摩擦材料的摩擦面的吸湿被抑制，且磨损粉末被蜡a覆盖。因此，抑制了由于水分的影响而使磨损粉末凝聚体的粘附力变得牢固，本发明的摩擦材料成为在低温高湿度环境下也具有稳定的摩擦特性的摩擦材料。
33.蜡a以高级脂肪酸与高级醇的酯(以下有时称为“酯b”)为主要成分。在本发明中，上述“主要成分”是指蜡a中的酯b的含量为50质量％以上，优选为70质量％以上，更优选为80质量％以上。
34.酯b可以通过公知的方法利用高级脂肪酸和高级醇得到。例如，在脱水剂的存在下使高级脂肪酸与高级醇进行脱水缩合反应即可。
35.在本发明中，高级脂肪酸是指碳原子数为10以上的饱和或不饱和脂肪酸。从得到合适的熔点的蜡a的观点出发，该碳原子数优选为12以上，更优选为14以上，优选为45以下，更优选为40以下。需要说明的是，高级脂肪酸可以为直链状、支链状、环状中的任一种。
36.作为高级脂肪酸的具体例，例如可列举：蜡酸、棕榈酸、山萮酸、二十四烷酸、月桂酸、肉豆蔻酸、硬脂酸、十一烷酸、油酸、亚油酸、亚麻酸、花生四烯酸、二十碳五烯酸(epa)、十二碳六烯酸(dha)等。其中，从磨损粉末及转子表面的覆盖性能的观点出发，优选蜡酸、棕榈酸、山萮酸、二十四烷酸。
37.在本发明中，高级醇是指碳原子数为6以上的饱和或不饱和醇。从得到合适的熔点的蜡a的观点出发，该碳原子数优选为10以上，更优选为20以上，优选为50以下，更优选为40以下。需要说明的是，高级醇可以为直链状、支链状、环状中的任一种。
38.作为高级醇的具体例，例如可列举出：蜂蜡醇、1
‑
十六烷醇、三十烷醇、月桂醇、肉豆蔻醇、鲸蜡醇、二十烷醇、十二烷醇、植酸醇、三唑醇、油醇、气提醇、二十烷醇、十二烷醇、羊毛醇等。其中，从磨耗粉和转子表面的覆盖性能的观点出发，优选蜂蜡醇、1
‑
十六烷醇、三十烷醇。
39.作为酯b，例如可列举出蜡酯等。
40.蜡a除了酯b以外，例如也可以含有游离脂肪酸(非酯化脂肪酸)、游离醇(非酯化醇)、烃、树脂、内酯类等。
41.游离脂肪酸、游离醇的碳原子数例如为10～40、优选为15～35。烃的碳原子数例如为10～40、优选为15～35。
42.蜡a可以通过将上述成分在例如100～250℃下进行混合和搅拌来制造。另外，蜡a可以使用天然来源的蜡。其中，从降低环境负荷的观点出发，优选使用天然来源的蜡。
43.作为天然来源的蜡a，例如可以举出巴西棕榈蜡、米糠蜡等，优选粉末状。
44.巴西棕榈蜡是从以北巴西为产地的棕榈科香脂树得到的。米糠蜡是对在精制从米糠醇中提取的米油时分离出的蜡成分进行精制而得到的。
45.蜡a的熔点优选为65～105℃、更优选为75～95℃、进一步优选为80～90℃。如果蜡a的熔点为65℃以上，则在摩擦材料的制造工序中在材料混合搅拌时不会带来材料附着于诸如搅拌釜的壁等不良影响。另外，如果蜡a的熔点为65℃以上，则在由再生协调制动器等产生的制动负荷较轻的制动条件下，摩擦材料与转子的摩擦面的温度不容易上升。如果蜡a的熔点为105℃以下，则即使在制动负荷轻的制动条件下，蜡a也会软化或熔融，容易抑制锈粘着现象的发生。
46.蜡a在整个摩擦材料中的含量优选为0.2～3.0质量％，更优选为0.5～2.5质量％，进一步优选为1.0～2.0质量％。如果蜡a的含量为0.2质量％以上，则能够抑制锈粘着的发生，即使在将摩擦材料放置于低温高湿度环境下之后也容易得到稳定的摩擦特性。如果蜡a的含量为3.0质量％以下，则摩擦材料的热膨胀不会过大。
47.(其他摩擦调整材料)
48.其他摩擦调整材料用于对摩擦材料赋予耐磨损性、耐热性、耐褪色性等期望的摩擦特性。
49.作为其他的摩擦调整材料，例如可以举出无机填充材料、有机填充材料、磨削材料、固体润滑材料等。
50.作为无机填充材料，例如可举出钛酸盐、硫酸钡、碳酸钙、氢氧化钙、蛭石、云母等无机材料、铝、锡、锌等金属粉末。它们可以分别单独使用或2种以上组合使用。
51.需要说明的是，钛酸盐在摩擦材料及转子的摩擦面形成摩擦皮膜而能够赋予比较稳定的摩擦特性，因此从耐热性、效力稳定性、耐磨损性的观点出发，钛酸盐以比较多的量混合在摩擦材料中。因此，在摩擦材料与转子摩擦时产生的磨损粉末中也存在较多的钛酸盐成分。钛酸盐因其盐成分这样的化学结构而容易与水相容。在摩擦负载轻的再生协调制动器时，如前所述，摩擦材料与转子摩擦时产生的磨损粉末难以排出，因此磨损粉末容易残留在摩擦材料与转子界面，由于反复进行轻负载制动，磨损粉末粒子进一步被精细地磨碎。含有大量被精细磨碎后的钛酸盐的磨损粉末吸湿性高，容易受到水分的影响而形成磨损粉末凝聚体。由于在摩擦材料与转子的摩擦界面存在这样的磨损粉末凝聚体的状态下进行制动，从而由于牢固地凝聚的磨损粉末而剪切力增强，制动器制动力变得过高而引起异常效果。
52.然而，在本发明中，如上所述，由于能够利用蜡a包覆该磨损粉末，因此即使在使用钛酸盐的情况下，也能够抑制水分对因制动而产生的磨损粉末的影响，即使在将摩擦材料在低温高湿度环境下放置后也能够得到稳定的摩擦特性。
53.在使用钛酸盐的情况下，钛酸盐在整个摩擦材料中的含量优选为5～30质量％，更优选为10～25质量％，进一步优选为15～20质量％。
54.作为钛酸盐，例如可举出钛酸钾、钛酸锂、钛酸锂钾、钛酸钠、钛酸钙、钛酸镁、钛酸镁钾、钛酸钡等。其中，从提高耐磨性的观点出发，优选钛酸钾、钛酸锂钾、钛酸镁钾，更优选钛酸钾。
55.作为有机填充材料，例如可列举出各种橡胶粉末(生橡胶粉末、轮胎粉末等)、腰果粉、轮胎胎面、三聚氰胺粉尘等。它们可以分别单独使用或2种以上组合使用。
56.作为磨削材料，例如可举出氧化铝、二氧化硅、氧化镁、氧化锆、硅酸锆、氧化铬、四氧化三铁(fe3o4)、铬铁矿等。它们可以分别单独使用或2种以上组合使用。
57.作为固体润滑材料，例如可举出石墨(graphite)、三硫化锑、二硫化钼、硫化锡、聚四氟乙烯(ptfe)等。它们可以分别单独使用或2种以上组合使用。
58.从对摩擦材料充分赋予上述期望的摩擦特性的观点出发，摩擦调整材料在摩擦材料整体中的使用量优选为60～85质量％，更优选为65～80质量％。
59.＜结合材料＞
60.作为结合材料，可以使用通常使用的各种结合材料。具体而言，可列举出酚醛树脂、弹性体等的各种改性酚醛树脂、三聚氰胺树脂、环氧树脂、聚酰亚胺树脂等热固化性树脂。
61.作为弹性体改性酚醛树脂，例如可列举出丙烯酸橡胶改性酚醛树脂、硅橡胶改性酚醛树脂、丁腈橡胶(nbr)改性酚醛树脂等。它们可以分别单独使用或2种以上组合使用。
62.从摩擦材料的成型性的观点出发，结合材料在摩擦材料整体中的使用量优选为6～10质量％，更优选为7～9质量％。
63.＜纤维基材＞
64.作为纤维基材，可以使用通常使用的各种纤维基材。具体而言，可举出有机纤维、无机纤维、金属纤维。
65.作为有机纤维，例如可举出芳香族聚酰胺(芳纶)纤维、耐燃性丙烯酸纤维等。
66.作为无机纤维，例如可举出生物体可溶性无机纤维、陶瓷纤维、玻璃纤维、碳纤维和石棉。其中，从对人体的影响少的观点出发，优选生物体可溶性无机纤维。作为生物体可溶性无机纤维，例如可列举出sio2‑
cao
‑
mgo系纤维、sio2‑
cao
‑
mgo
‑
al2o3系纤维、sio2‑
mgo
‑
sro系纤维等生物体可溶性陶瓷纤维、生物体可溶性石棉等。
67.作为金属纤维，例如可列举钢纤维等。它们可以分别单独使用或2种以上组合使用。
68.从确保摩擦材料的充分强度的观点出发，纤维基材在摩擦材料整体中的使用量优选为6～12质量％，更优选为7～11质量％。
69.需要说明的是，从降低环境负荷的观点出发，本发明的摩擦材料整体中的铜成分的含量优选为0.5质量％以下，更优选不含有铜成分。
70.＜摩擦材料的制造方法＞
71.本发明的摩擦材料可以通过公知的制造工序制造，例如，可以组合上述各成分，将该组合物按照通常的制法经过预成型、热成型、加热、抛光等工序制造摩擦材料。
72.具备摩擦材料的制动垫片的制造方法一般具有以下的工序。
73.(a)通过板金冲压将压板成型为规定的形状的工序
74.(b)对上述压板实施脱脂处理、化学转化处理及底漆处理，并涂布粘接剂的工序
75.(c)将摩擦调整材料、结合材料和纤维基材等原料组合，通过混合充分地均质化，在常温下以规定的压力成型而制作预成型体的工序
76.(d)对上述预成型体和涂布有粘接剂的压板施加规定的温度和压力，将两部件固定为一体的热成型工序(成型温度130～180℃、成型压力30～80mpa、成型时间2～10分钟)
77.(e)进行后固化(150～300℃、1～5小时)，最后实施抛光、表面烧制和涂装等精加工处理的工序。
78.[实施例]
[0079]
以下列举实施例，对本发明进行具体说明，但本发明不受这些实施例的任何限定。
[0080]
(实施例1～9、比较例1)
[0081]
将表2所示的组合材料一并投入混合搅拌机中，在常温下混合2～10分钟，得到摩擦材料。将所得到的摩擦材料经过以下的预成型(i)、热成型(ii)、加热(iii)的工序，制作具备摩擦材料的制动垫片。
[0082]
(i)预成型
[0083]
将摩擦材料投入到预成型冲压的模具中，在常温下以20mpa进行10秒钟成型，制作预成型品。
[0084]
(ii)热成型
[0085]
将该预成型品投入到热成型模具中，重叠预先涂布有粘接剂的金属板(压板)，在150℃、40mpa下进行5分钟的加热压缩成型。
[0086]
(iii)加热
[0087]
对该加热压缩成型体实施200～250℃、3小时的热处理后，进行抛光。
[0088]
接着，对该加热压缩成型体的表面实施表面烧制处理，精加工后进行涂装，得到具备摩擦材料的制动垫片。
[0089]
对于实施例1～9和比较例1中得到的具备摩擦材料的制动垫片，通过以下的方法进行锈粘着性和摩擦系数稳定性的评价。
[0090]
＜锈粘着性＞
[0091]
在后轮采用内置盘式制动器的汽车上设置有上述得到的制动垫片及铸铁转子。
[0092]
在锈粘着性的评价开始第一天进行下述操作。
[0093]
(1)摩擦：在速度50km/h、减速度1.96m/s2、垫片ibt(initial brake temperature：初始制动温度)50℃以下的条件下进行100次制动
[0094]
(2)施水：15l/min、3分钟
[0095]
(3)蠕动中制动3次
[0096]
(4)使用有7个槽口的驻车制动器，并将驻车制动器放在室外18小时
[0097]
(5)确认贴附
[0098]
(6)1天内完成(1)～(5)的操作，每天重复。
[0099]
对于试验第四天、第十一天、第十四天(第十一天～第十四天放置3晚)的蠕动起步时的实车的声压，在副驾驶席头枕部分设置麦克风，测定声压。将结果示于表2。
[0100]
根据下述基准评价试验第四天、第十一天、第十四天测定的声压。将结果示于表2。
[0101]
◎
：小于50db或无贴附
[0102]
○
：50db以上且小于60db
[0103]
△
：60db以上且小于70db
[0104]
×
：70db以上或不能蠕动起步
[0105]
需要说明的是，上述“无贴附”是指摩擦材料与转子摩擦面锈粘着而剥离时没有声音。
[0106]
＜低温高湿放置后，水润湿时(模拟凝结状态)的平均摩擦系数变化＞
[0107]
使用得到的制动垫片，使用全尺寸的测力计，基于下述表1所示的试验条件进行评价。
[0108]
分别对制动条件1的平均摩擦系数、制动条件2的放置8小时后的平均摩擦系数、以及制动条件3的喷洒水雾后的平均摩擦系数进行比较，通过下述式求出低温高湿放置后和喷洒水雾后的平均摩擦系数的变化率，并基于下述基准进行评价。将结果示于表2。
[0109]
喷洒水雾以模拟凝结状态为目的，分别对内摩擦面及外摩擦面各施加了3ml喷雾。
[0110]
[表1]
[0111]
表1
[0112][0113]
[数学式1]
[0114][0115][0116]
◎
：小于
±
5％
[0117]
○
：
±
5％以上且小于
±
10％
[0118]
△
：
±
10％以上且小于
±
15％
[0119]
×
：
±
15％以上
[0120]
[表2]
[0121][0122]
由表2的结果可知，实施例1～9所涉及的摩擦材料与比较例1所涉及的摩擦材料相比，能够抑制锈粘着现象的发生，在低温高湿度环境下放置后以及凝结状态下具有稳定的摩擦特性。
[0123]
虽然参照特定的实施方式对本发明进行了详细说明，但对于本领域技术人员而言，显然能够在不脱离本发明的精神和范围的情况下施加各种变更、修正。本技术基于2019年3月20日申请的日本专利申请(日本特愿2019
‑
53712)，其内容在此作为参考被引入。